EP0472852B1 - Preparation of a shock resistant polyacrylic ester-polyvinylchloride graft polymer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Massen, bestehend aus Vinylchlorid-Homo- oder -Copolymerisaten und Polymeren zur Schlagzähmodifizierung auf der Basis von Polyacrylsäureestern. Gegenüber dem Stand der Technik wurde eine Verbesserung der Korngrößenverteilung, der Reproduzierbarkeit der Schüttdichte und vor allem der Menge an Wandanbackungen während der Polymerisation erreicht.The invention relates to a process for the production of thermoplastic compositions consisting of vinyl chloride homopolymers or copolymers and polymers for impact modification based on polyacrylic acid esters. Compared to the prior art, an improvement in the particle size distribution, the reproducibility of the bulk density and above all the amount of wall caking was achieved during the polymerization.
Die Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid-Pfropfcopolymerisaten in Suspension auf in Emulsion hergestellte kautschukelastische Polymerteilchen nach dem Stand der Technik weisen noch einige Nachteile auf.The processes for producing vinyl chloride graft copolymers in suspension on rubber-elastic polymer particles produced in emulsion according to the prior art still have some disadvantages.
Die Herstellung von Pfropfpolymerisaten, bei denen Vinylchlorid auf Polyacrylsäurealkylester - die der Schlagzähmodifizierung dienen - aufpolymerisiert wird, ist bekannt. In den Patentschriften DE-B-10 82 734, 10 90 856 und 10 90 857 werden Verfahren beschrieben, bei denen Pfropfpolymerisate mit ca. 2 bis 25 Gewichtsprozent Acrylesterkautschuk erhalten werden. Bei der Herstellung derartiger Pfropfpolymerisate weisen die Reaktorwandungen Beläge auf, die nur mühsam zu entfernen sind. Die Korngrößenverteilung (gemessen mit einem Luftstrahlsieb) weist noch einen Feinanteil unterhalb von 40 »m und einen Grobkornanteil oberhalb von 250 »m auf. Der Feinanteil führt zu einer Trübung und somit Belastung des Abwassers bei der Abtrennung des Suspensionspolymerisats von der wäßrigen Phase und zu Staubproblemen bei der Handhabung des trockenen Pulvers. Die Grobanteile verschlechtern die Oberflächenqualität auf modernen Hochleistungsverarbeitungsmaschinen.The production of graft polymers in which vinyl chloride is polymerized onto polyacrylic acid alkyl esters - which serve for impact modification - is known. In the patents DE-B-10 82 734, 10 90 856 and 10 90 857 processes are described in which graft polymers with about 2 to 25 percent by weight of acrylic ester rubber are obtained. In the production of such graft polymers, the reactor walls have deposits which are difficult to remove. The particle size distribution (measured with an air jet sieve) still has a fine fraction below 40 »m and a coarse fraction above 250» m. The fine fraction leads to turbidity and thus pollution of the wastewater when the suspension polymer is separated from the aqueous phase and to dust problems when handling the dry powder. The coarse fractions deteriorate the surface quality on modern high-performance processing machines.
Aus der DE-A-21 62 615 ist die Herstellung von Pfropfpolymerisaten von Vinylchlorid auf Polymere des Acrylestertyps bekannt, wobei die Endpolymerisate 30 bis 60 Gewichtsprozent an Acrylshäureestereinheiten enthalten. Hierbei werden die Acrylsäureester in Gegenwart von kleinen Mengen eines polyfunktionellen ethylenisch ungesättigten Monomers in Emulsion polymerisiert. Zur Emulsionspolymerisation soll ein Emulgator mit einem niedrigen HLB-Wert (2 bis 12) oder einem hohen (> 40) eingesetzt werden, wie z. B. das Natriumsalz des Sulfobernsteinsäure-bis-(tridecylesters) (HLB = 4 bis 7) oder ein Alkylsulfatsalz mit kurzer Alkylkette, wie Natrium-2-ethylhexylsulfat (HLB ca. 50). Zu der wäßrigen Emulsion der Kautschukteilchen wird Vinylchlorid, ein geeignetes Suspendiermittel und ein im Monomeren löslicher Initiator zugegeben. Der pH-Wert ist auf 3 bis 9 einzustellen. Um die Bildung von Wandbelägen zu verhindern, wird vorzugsweise eine hochviskose Methylhydroxypropylcellulose eingesetzt. Die Vinylchloridpfropfpolymerisation wird in Suspension durchgeführt.DE-A-21 62 615 discloses the production of graft polymers of vinyl chloride onto polymers of the acrylic ester type, the end polymers containing 30 to 60 percent by weight of acrylic acid ester units. Here, the acrylic acid esters in the presence of polymerized small amounts of a polyfunctional ethylenically unsaturated monomer in emulsion. For emulsion polymerization, an emulsifier with a low HLB value (2 to 12) or a high (> 40) should be used, such as. B. the sodium salt of sulfosuccinic acid bis (tridecyl ester) (HLB = 4 to 7) or an alkyl sulfate salt with a short alkyl chain, such as sodium 2-ethylhexyl sulfate (HLB approx. 50). Vinyl chloride, a suitable suspending agent and an initiator soluble in the monomer are added to the aqueous emulsion of the rubber particles. The pH is set to 3 to 9. In order to prevent the formation of wall coverings, a highly viscous methylhydroxypropyl cellulose is preferably used. The vinyl chloride graft polymerization is carried out in suspension.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Verwendung eines hochmolekularen und dadurch schlecht handhabbaren Suspendiermittels. Weiterhin reicht die Schüttdichte der Pfropfpolymerisate für die üblichen Verarbeitungsverfahren nicht aus und in Mischung mit Polyvinylchlorid werden bei der Verarbeitung auf z. B. Extrudern Formteile mit vergleichsweise niedriger Schlagzähigkeit, schlechter Oberfläche und eine niedrige Ausstoßleistung erhalten.The disadvantage of this process is the use of a high molecular weight suspending agent which is difficult to handle. Furthermore, the bulk density of the graft polymers is not sufficient for the usual processing methods and in a mixture with polyvinyl chloride, the processing is carried out on, for. B. extruders get moldings with comparatively low impact strength, poor surface and low output.
Aus der EP-A-0 313 507 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Polymerisat mit 70 bis 40 Gewichtsprozent polymerisierter Einheiten des Vinylchlorids und 30 bis 60 Gewichtsprozent polymerisierter Einheiten mindestens eines Acrylsäureesters sowie gegebenenfalls weiterer mit Acrylsäureestern copolymerisierbarer Monomerer erhalten wird. In einem ersten Schritt werden hierbei in wäßriger Emulsion Acrylsäureester und gegebenenfalls weitere Monomere unter Zusatz eines Monomeren mit mindestens zwei ethylenisch ungesättigten, nichtkonjugierten Doppelbindungen in Gegenwart von Initiator und eines wasserlöslichen Salzes einer 12 bis 18 C-Atome enthaltenden Fettsäure als Emulgator bei einem Anfangs-pH-Wert von oberhalb 9 zu einem Polymeren mit einer Glasübergangstemperatur von unterhalb 0 °C umgesetzt. Zusätzlich zu dem Fettsäuresalz wird in Gegenwart mindestens eines Alkali- oder Ammoniumsalzes einer Alkylsulfonsäure mit 8 bis 20 C-Atomen und/oder einer Alkylacrylsulfonsäure mit 3 bis 16 C-Atomen im Alkylrest polymerisiert.EP-A-0 313 507 discloses a process in which a polymer with 70 to 40 percent by weight of polymerized units of vinyl chloride and 30 to 60 percent by weight of polymerized units of at least one acrylic acid ester and optionally further monomers copolymerizable with acrylic acid esters is obtained. In a first step, acrylic acid esters and optionally further monomers are added in aqueous emulsion with the addition of a monomer with at least two ethylenically unsaturated, non-conjugated double bonds in the presence of initiator and a water-soluble salt of a fatty acid containing 12 to 18 carbon atoms as emulsifier at an initial pH -Value from above 9 converted to a polymer with a glass transition temperature of below 0 ° C. In addition to the fatty acid salt, in the presence of at least one alkali or ammonium salt, an alkyl sulfonic acid with 8 to 20 carbon atoms and / or an alkyl acrylic sulfonic acid with 3 polymerized up to 16 carbon atoms in the alkyl radical.
In einem zweiten Schritt wird Wasser, Suspendiermittel, ein Fällungsmittel für die bei der Emulsionspolymerisation verwendeten Emulgatoren, Initiator, gegebenenfalls weitere Hilfsstoffe sowie Vinylchlorid im Polymerisationsgefäß vorgelegt und hierzu die wäßrige Polyacrylsäureesterdispersion gegeben.In a second step, water, suspending agent, a precipitant for the emulsifiers used in the emulsion polymerization, initiator, optionally further auxiliaries and vinyl chloride are placed in the polymerization vessel and the aqueous polyacrylate dispersion is added to this.
Die Zugabe eines zweiten Emulgators und eines Fällungsmittels ist im normalen Betriebsablauf störend. Außerdem wird hierdurch ein erhöhter Lager- und Abfüllaufwand notwendig.The addition of a second emulsifier and a precipitant is disruptive in normal operations. In addition, an increased storage and filling effort is necessary.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das die Nachteile der genannten Verfahren nicht aufweist. Die erfindungsgemäße Herstellung des Endpolymerisats erfolgt in zwei Stufen, wobei in einer ersten Stufe das kautschukelastische Schlagzähmodifizierungsmittel in einer Emulsionspolymerisation und in einer zweiten Stufe das die zu modifizierende Matrix bildende Monomere in Gegenwart der kautschukelastischen Teilchen in Suspension polymerisiert wird, wobei in der zweiten Stufe das die Matrix bildende Monomere mit dem Initiator, dem Suspensionsmittelsystem und gegebenenfalls Zuschlagstoffe vorgelegt und auf eine Temperatur ≧ 30 °C aufgeheizt und dann der Emulsionslatex zugefahren wird. Der Emulsionslatex hat aus produktionstechnischen Gründen meist eine Temperatur von 30 bis 40 °C.A method has now been found which does not have the disadvantages of the methods mentioned. The end polymer is prepared in two stages, in a first stage the rubber-elastic impact modifier in an emulsion polymerization and in a second stage the monomer to be modified matrix is polymerized in the presence of the rubber-elastic particles in suspension, in the second stage that Matrix-forming monomers are introduced with the initiator, the suspension medium system and, if appropriate, additives and heated to a temperature of ≧ 30 ° C. and then the emulsion latex is fed in. For technical reasons, the emulsion latex usually has a temperature of 30 to 40 ° C.
In der ersten Stufe wird mindestens ein Acrylsäureester in Gegenwart von vernetzend wirkenden, mit den Acrylsäureestern copolymerisierbaren Verbindungen mit mindestens zwei nichtkonjugierten Doppelbindungen in wäßriger Emulsion polymerisiert.In the first stage, at least one acrylic acid ester is polymerized in the presence of crosslinking compounds which can be copolymerized with the acrylic acid esters and have at least two non-conjugated double bonds in aqueous emulsion.
Die Polymerisation in wäßriger Emulsion findet in Gegenwart von emulgierend wirkenden Salzen statt.The polymerization in aqueous emulsion takes place in the presence of emulsifying salts.
Als Acrylsäureester kommen die in Betracht, die im Polymeren eine Glasumwandlungstemperatur von unter -20 °C aufweisen, wobei auch Acrylsäureestermischungen oder auch Mischungen mit copolymerisierbaren Monomeren eingesetzt werden können.Suitable acrylic acid esters are those which have a glass transition temperature in the polymer of below -20 ° C., it also being possible to use acrylic ester mixtures or else mixtures with copolymerizable monomers.
Beispielhaft sind als Acrylsäureester zu nennen: Alkylester mit 2 bis 10 C-Atomen in der Alkylkette, wie z. B. Butylacrylat, 2-Ethyl-hexylacrylat, Octylacrylat und ähnliche Acrylsäurealkylester, oder Acrylsäurealkylarylester, wie z. B. Phenylpropylacrylat, oder Acrylsäurepolyetherester, wie z. B. Phenoxyethoxyethylacrylat.Examples of acrylic acid esters are: alkyl esters with 2 to 10 carbon atoms in the alkyl chain, such as. B. butyl acrylate, 2-ethyl-hexyl acrylate, octyl acrylate and similar acrylic acid alkyl esters, or acrylic acid alkyl aryl esters, such as. B. phenyl propyl acrylate, or acrylic acid polyether esters, such as. B. phenoxyethoxyethyl acrylate.
Als vernetzend wirkende Substanzen seien beispielhaft aufgeführt: (Meth)acrylate mehrwertiger Alkohole, wie z. B. Ethylenglykoldimethacrylat, Butylenglykoldimethacrylat, Pentaerythrittetraacrylat etc. oder Allylmethacrylat, oder die Allylester mehrwertiger Säuren, wie z. B. Phthalsäurediallylester, Maleinsäurediallylester, Fumarsäurediallylester.Examples of crosslinking substances are: (meth) acrylates of polyhydric alcohols, such as. B. ethylene glycol dimethacrylate, butylene glycol dimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate etc. or allyl methacrylate, or the allyl esters of polyvalent acids, such as. B. Phthalic acid diallyl ester, maleic acid diallyl ester, fumaric acid diallyl ester.
Die vernetzend wirkenden Verbindungen werden in Mengen von 0,1 bis 5,0 Gewichtsteilen der organischen Phase der ersten Stufe eingesetzt, wobei die Menge so hoch zu wählen ist, daß der Gelgehalt der Teilchen 90 % oder mehr beträgt.The crosslinking compounds are used in amounts of 0.1 to 5.0 parts by weight of the organic phase of the first stage, the amount being chosen so high that the gel content of the particles is 90% or more.
Geeignete mit den Acrylsäureestern copolymerisierbare Monomere sind beispielsweise Styrol, Vinylacetat, Methacrylsäureester mit 1 bis 10 C-Atomen, Vinylether.Suitable monomers copolymerizable with the acrylic acid esters are, for example, styrene, vinyl acetate, methacrylic acid esters with 1 to 10 carbon atoms, vinyl ether.
Als emulgierend wirkende Verbindungen können eingesetzt werden die Alkalisalze oder das Ammoniumsalz von Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen oder von Alkylsulfonsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen oder von Alkylarylsulfonsäuren oder von Schwefelsäurealkylhalbestern mit 12 bis 18 C-Atomen in der Kette.The emulsifying compounds which can be used are the alkali metal salts or the ammonium salt of fatty acids with 12 to 18 carbon atoms or of alkylsulfonic acids with 12 to 18 carbon atoms or of alkylarylsulfonic acids or of sulfuric acid alkyl semesters with 12 to 18 carbon atoms in the chain.
Beispielhaft seien genannt Natriumlaurat, Natriumlaurylsulfonat, Natriumdodecylbenzolsulfonaf und Natriumlaurylsulfat. Üblicherweise werden diese in Mengen von 0,3 bis 2,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Monomere der ersten Stufe, eingesetzt.Examples include sodium laurate, sodium lauryl sulfonate, sodium dodecylbenzenesulfonaf and sodium lauryl sulfate. These are usually used in amounts of 0.3 to 2.5 percent by weight, based on the monomer of the first stage.
In Initiatoren bei der Emulsionspolymerisation werden übliche Verbindungen, wie Ammoniumperoxidisulfat, Wasserstoffperoxid, oder Azoverbindungen, wie z. B. Azodiisobutyronitril etc., in Mengen von 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Monomere, eingesetzt.In initiators in the emulsion polymerization, conventional compounds such as ammonium peroxydisulfate, hydrogen peroxide, or azo compounds, such as. As azodiisobutyronitrile etc., in amounts of 0.05 to 0.5 percent by weight, based on the monomer.
Bei Bedarf können reduzierende Verbindungen und Metallsalze, die zur Bildung eines Redoxsystems mit dem Initiator befähigt sind, zugegeben werden, wie z. B. Alkalisulfite, Alkylialdehydsulfoxylate, organische Säuren, wie Ascorbinsäure, und Metallsalze, wie z. B. Eisensulfat und Kupfersulfat.If necessary, reducing compounds and metal salts which are capable of forming a redox system with the initiator can be added, such as. B. alkali sulfites, alkyl aldehyde sulfoxylates, organic acids such as ascorbic acid, and metal salts such as. B. iron sulfate and copper sulfate.
Die Emulsionspolymerisation kann diskontinuierlich, kontinuierlich oder halbkontinuierlich durchgeführt werden, wobei die Methode der halbkontinuierlichen Polymerisation bevorzugt wird.The emulsion polymerization can be carried out batchwise, continuously or semi-continuously, the method of semi-continuous polymerization being preferred.
Hierbei wird bei der Polymerisationstemperatur von 40 bis 90 °C ein Teil des Wassers der Monomeren, des Emulgators und des Initiators (bzw. des Redoxsystems) vorgelegt und nachdem die Polymerisation in Gang gekommen ist, der restliche Anteil der Reaktionsmischung kontinuierlich oder absatzweise zugegeben.Part of the water of the monomers, the emulsifier and the initiator (or the redox system) is initially introduced at the polymerization temperature of 40 to 90 ° C. and, after the polymerization has started, the remaining portion of the reaction mixture is added continuously or batchwise.
Bei einem Umsatz von > 99,9 % wird die Polymerisation beendet. In der zweiten Stufe wird auf die in der ersten Stufe hergestellten kautschukelastischen Teilchen in wäßriger Suspension Vinylchlorid oder Vinylchlorid mit bis zu 20 Gewichtsprozent an copolymerisierbaren Monomeren aufpolymerisiert.The polymerization is terminated at a conversion of> 99.9%. In the second stage, vinyl chloride or vinyl chloride with up to 20 percent by weight of copolymerizable monomers is polymerized onto the rubber-elastic particles produced in the first stage in aqueous suspension.
Um die vorteilhaften Eigenschaften des Endpolymerisats zu erhalten, ist es notwendig, zuerst eine Suspension von VC in der wäßrigen Phase herzustellen und erst danach den Emulsionslatex zuzufahren, wobei überraschenderweise gefunden wurde, daß erst bei Zugabetemperaturen von oberhalb 30 °C die Menge an Abscheidungen an den Reaktorwandungen drastisch erniedrigt wird.In order to obtain the advantageous properties of the end polymer, it is necessary to first prepare a suspension of VC in the aqueous phase and only then to add the emulsion latex, and it has surprisingly been found that the amount of deposits on the is only added at temperatures above 30 ° C Reactor walls is drastically lowered.
Geeignete copolymerisierbare Monomere sind beispielsweise Vinylester (z. B. Vinylacetat, Vinyllaurat), Vinylhalogenide (z. B. Vinylidenchlorid), ungesättigte Säuren und deren Anhydride (z. B. Fumarsäure, Maleinsäure), (Meth)acrylsäure sowie deren Ester (Mono- und Diester) und Imide der Maleinsäure sowie dessen N-Derivate.Suitable copolymerizable monomers are, for example, vinyl esters (e.g. vinyl acetate, vinyl laurate), vinyl halides (e.g. vinylidene chloride), unsaturated acids and their anhydrides (e.g. fumaric acid, maleic acid), (meth) acrylic acid and their esters (mono- and diesters) and imides of maleic acid and its N-derivatives.
Als Suspensionsmittel kommen die üblicherweise verwendeten zur Anwendung, wie z. B. Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Polyvinylalkohole, teilverseifte Polyvinylacetate, Mischpolymerisate von Maleinsäure mit Alkylvinylethern, Polyvinylpyrrolidon entweder einzeln oder als Mischung. Zusätzlich können noch Fettsäureester von ein- oder mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. Fettsäureethoxylate, Sorbitanester, Fettalkoholethoxylate, zugesetzt werden in Mengen von 0,05 bis 1,0 %.The commonly used suspension medium, such as. B. hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, Methyl hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohols, partially saponified polyvinyl acetates, copolymers of maleic acid with alkyl vinyl ethers, polyvinyl pyrrolidone either individually or as a mixture. In addition, fatty acid esters of mono- or polyhydric alcohols, such as. B. fatty acid ethoxylates, sorbitan esters, fatty alcohol ethoxylates, are added in amounts of 0.05 to 1.0%.
Die Suspensionspolymerisation wird in Gegenwart von in Vinylchlorid löslichen radikalbildenden Initiatoren durchgeführt. Beispielhaft seien hier Diacylperoxide, wie Dilauroylperoxid, Dibenzoylperoxid; Dialkylperoxide, wie Dicumylperoxid; Peroxyester, wie t-Butylperpivalat, Dialkylperoxydicarbonate mit Isopropyl-, Butyl-, Myristyl-, Cyclohexyl-, etc. Alkylgruppen; organische Sulfopersäuren, wie Acetylcyclohexylsulfonylperoxid; oder auch Azoinitiatoren, wie Azobis-(isobutyronitril). Der Umsatz an Vinylchlorid soll 75 bis 95 %, bezogen auf eingesetztes Vinylchlorid, betragen. Bei dem gewünschten Endumsatz wird das restliche Monomere entfernt, der Feststoff aus der wäßrigen Dispersion z. B. über Zentrifugen abgetrennt und der so erhaltene Feststoff in z. B. Stromtrocknern getrocknet.The suspension polymerization is carried out in the presence of free-radical initiators which are soluble in vinyl chloride. Examples include diacyl peroxides such as dilauroyl peroxide, dibenzoyl peroxide; Dialkyl peroxides such as dicumyl peroxide; Peroxyesters such as t-butyl perpivalate, dialkyl peroxydicarbonates with isopropyl, butyl, myristyl, cyclohexyl, etc. alkyl groups; organic sulfoperic acids such as acetylcyclohexylsulfonyl peroxide; or also azo initiators, such as azobis (isobutyronitrile). The conversion of vinyl chloride should be 75 to 95%, based on the vinyl chloride used. At the desired final conversion, the remaining monomer is removed, the solid from the aqueous dispersion z. B. separated by centrifuges and the solid obtained in z. B. Dried current dryers.
Bei der Kontrolle der Wandbeläge fällt auf, daß bei einer erfindungsgemäßen Vorgehensweise nach der Polymerisation auch nach mehreren Ansätzen nur wenige, leicht entfernbare Anbackungen auf der Wandung des Polymerisationsreaktors haften. Bei einer nicht erfindungsgemäßen Vorgehensweise, bei der der Polyacrylsäureesterlatex vor dem Vinylchlorid zugegeben wurde oder nach dem Vinylchlorid aber bei Temperaturen unterhalb von 30 °C, sind je nach Reaktorgröße Anbackungen bis zu mehreren Zentimetern Dicke, die nur schwer zu entfernen sind und die wie beschrieben die Wärmeabfuhr während der Polymerisation deutlich behindern, schon nach nur einem Polymerisationsansatz zu beobachten.When checking the wall coverings, it is noticeable that in a procedure according to the invention after the polymerization, even after several batches, only a few, easily removable caking adheres to the wall of the polymerization reactor. In a procedure not according to the invention, in which the polyacrylic ester latex was added before the vinyl chloride or after the vinyl chloride but at temperatures below 30 ° C, depending on the reactor size, caking up to several centimeters in thickness is difficult to remove and, as described, is the Significantly hinder heat dissipation during the polymerization, to be observed after only one polymerization batch.
Das auf diese Art erhaltene modifizierte PVC-Pulver zeichnet sich aus durch enge Korngrößenverteilung, hohes Schüttgewicht bei gleichzeitig günstiger Porosität und guter Entomonomerisierbarkeit.The modified PVC powder obtained in this way is characterized by a narrow particle size distribution, high bulk density combined with favorable porosity and good entomonomerizability.
Die Polymerisate werden bei Polyacrylesteranteilen von bis zu ca. 10 % unter Zusatz üblicher Verarbeitungshilfsmittel, Pigmente und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen durch beispielsweise Extrudieren, Kalandrieren, Spritzgießen etc. zu Formteilen verarbeitet.The polymers are used with polyacrylic ester proportions of up to approx. 10% with the addition of customary processing aids, pigments and optionally other additives, for example extruded, calendered, injection molded, etc., to give shaped articles.
Bei Anteilen des Polyacrylsäurealkylesters bis zu 40 % wird üblicherweise mit einem nicht schlagzähmodifizierten Polyvinylchlorid auf Anteile von 3 bis 10 %, bevorzugt von 5 bis 7 %, abgemischt und dann wie vor verarbeitet.In the case of proportions of the polyacrylic acid alkyl ester up to 40%, the mixture is usually mixed with a non-impact-modified polyvinyl chloride to a proportion of 3 to 10%, preferably 5 to 7%, and then processed as before.
Die Formteile aus dem erfindungsgemäßen Polymerisationsverfahren zeichnen sich durch gute Verarbeitbarkeit, hohe Schlagzähigkeit und gute Oberflächenqualität aus.The molded parts from the polymerization process according to the invention are notable for good processability, high impact strength and good surface quality.
Im folgenden wird die Erfindung durch die Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 erläutert.The invention is illustrated below by Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4.
Die angegebenen Werte wurden nach folgenden Methoden ermittelt:
Gelgehalt des Polyacrylats: der in Tetrahydrofuran unlösliche Anteil; Abtrennung durch Zentrifugieren:
Quellungsindex des Polyacrylatgels:
Restmonomergehalte: Head-Space-Gaschromatographie
K-Wert des Pulvers: DIN 53 726
Schüttgewicht: DIN 53 468
Rieselfähigkeit: Trichtermethode (⌀ 2 bis 16 mm)
Korngrößenverteilung: mit Luftstrahlsieb nach DIN 53 734
Weichmacheraufnahme: DIN 53 417
Oberfläche des Formteils: visuelle Beurteilung
Schlagzähigkeit: DIN 53 453, Normkleinstab gekerbtThe specified values were determined using the following methods:
Gel content of the polyacrylate: the fraction insoluble in tetrahydrofuran; Separation by centrifugation:
Swelling index of the polyacrylate gel:
Residual monomer contents: head space gas chromatography
K value of the powder: DIN 53 726
Bulk weight: DIN 53 468
Free-flowing: funnel method (⌀ 2 to 16 mm)
Grain size distribution: with air jet sieve according to DIN 53 734
Plasticizer absorption: DIN 53 417
Surface of the molded part: visual assessment
Impact resistance: DIN 53 453, standard small rod notched
In einem mit einem Blattrührer ausgerüsteten 150-l-Polymerisationsreaktor wurden durch Evakuieren und Begasen mit Stickstoff der Luftsauerstoff verdrängt, 57 kg vollentsalztes Wasser (VE-Wasser), 0,108 kg Laurinsäure und 0,025 kg Natriumhydroxid vorgelegt und auf 80 °C aufgeheizt.In a 150-liter polymerization reactor equipped with a blade stirrer, the atmospheric oxygen was displaced by evacuation and gassing with nitrogen, 57 kg of fully demineralized water (DI water), 0.108 kg of lauric acid and 0.025 kg of sodium hydroxide were introduced and the mixture was heated to 80.degree.
Nachdem die festen Bestandteile gelöst waren, wurden 12 g Ammoniumpersulfat gelöst in 3 kg VE-Wasser zugegeben und hiernach 0,30 kg der Butylacrylat/Allylmethacrylatmischung. Nach 5 Minuten, die Polymerisation war gestartet, wurden innerhalb von vier Stunden die restlichen 29,7 kg der Monomermischung und parallel hierzu eine Lösung von 0,162 kg Laurinsäure, 0,037 kg NaOH und 0,018 kg Ammoniumpersulfat in 30 kg VE-Wasser zugegeben. Es wurde noch zwei Stunden nachpolymerisiert.After the solid constituents had dissolved, 12 g of ammonium persulfate dissolved in 3 kg of demineralized water were added and then 0.30 kg of the butyl acrylate / allyl methacrylate mixture. After 5 minutes, the polymerization had started, the remaining 29.7 kg of the monomer mixture and, in parallel, a solution of 0.162 kg lauric acid, 0.037 kg NaOH and 0.018 kg ammonium persulfate in 30 kg demineralized water were added within four hours. The polymerization was continued for two hours.
Es wurden folgende Werte ermittelt:
Für die anschließende Suspensionspolymerisation wurden in einem 235-l-Polymerisationsreaktor mit Impellerrührer und Heizkühlmantel vorgelegt:
Der Luftsauerstoff wurde durch Evakuieren und Begasen mit Stickstoff verdrängt. Dann wurde zugefahren:
und nach dem Aufheizen auf 32 °C:The atmospheric oxygen was displaced by evacuation and gassing with nitrogen. Then it was closed:
and after heating up to 32 ° C:
Anschließend wurde auf die Polymerisationstemperatur von 60 °C aufgeheizt und bei dieser Temperatur bis zu einem Vinylchloriddruck von 3,5 bar polymerisiert. Hiernach wurde der Ansatz abgekühlt, das restliche Monomere entfernt und der Feststoff durch Filtration von der wäßrigen Phase getrennt. Das Filtrat war klar.The mixture was then heated to the polymerization temperature of 60 ° C. and polymerized at this temperature up to a vinyl chloride pressure of 3.5 bar. The mixture was then cooled, the remaining monomer was removed and the solid was separated from the aqueous phase by filtration. The filtrate was clear.
Die Reaktorwandung war frei von Anbackungen.The reactor wall was free of caking.
Der Feststoff wurde in einem Wirbelbetttrockner getrocknet. Es wurden folgende Werte ermittelt:
Ohne Reinigung wurden noch 20 Ansätze in dem Reaktor durchgeführt, bis eine Reinigung wegen Anbackungen nötig war, wobei die Wärmeabführung aber noch ausreichend war.Without cleaning, 20 batches were carried out in the reactor until cleaning was necessary because of caking, but the heat removal was still sufficient.
Der Polyacrylsäurebutylester-Latex wurde so wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Bei der anschließenden VC-Pfropfpolymerisation wurde im Gegensatz zum Beispiel 1 der Latex vor dem Vinylchlorid zugegeben. Die Aufarbeitung war ebenfalls gleich. Das Filtrat war leicht getrübt.The polyacrylic acid butyl ester latex was produced as described in Example 1. In the subsequent VC graft polymerization, in contrast to example 1, the latex was added before the vinyl chloride. The workup was also the same. The filtrate was slightly cloudy.
Die Reaktorwandung Zeigte deutliche Beläge. Nach drei Ansätzen war eine Reinigung nötig, da die Wärmeabfuhr durch die starken Beläge so stark beeinträchtigt war, daß die Innentemperatur bei dem nächst folgenden Ansatz nicht mehr hätte konstant gehalten werden können.The reactor wall showed clear deposits. After three approaches, cleaning was necessary because the heat removal was so badly affected by the thick deposits that the internal temperature could not have been kept constant in the next batch.
Es wurden folgende Werte ermittelt:
Der Polyacrylsäurebutylester-Latex wurde so wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Bei der anschließenden VC-Pfropfpolymerisation war der einzige Unterschied zum Beispiel 1, daß der Latex bei 25 °C dem Vinylchlorid enthaltenden Ansatz zugegeben wurde. Die Reaktorwandung zeigte weniger Anbackungen als bei dem Vergleichsbeispiel 1, aber mehr als im Beispiel 1. Es konnten so sechs Polymerisationsansätze ohne Zwischenreinigung durchgeführt werden.The polyacrylic acid butyl ester latex was produced as described in Example 1. In the subsequent VC graft polymerization, the only difference for example 1 was that the latex was added to the batch containing vinyl chloride at 25 ° C. The reactor wall showed less caking than in Comparative Example 1, but more than in Example 1. Six polymerization batches could thus be carried out without intermediate cleaning.
Es wurden folgende Werte ermittelt:
Es wurde verfahren wie in Beispiel 1, jedoch wurden 11 Teile (Feststoff) des Polybutylacrylatlatex bei 32 °C zu 89 Teilen Vinylchlorid in VE-Wasser Suspensionsmittel zugefahren. Der Celluloseanteil lag bei 0,20 % ≙ 0,16 kg.The procedure was as in Example 1, but 11 parts (solid) of the polybutyl acrylate latex were added at 32 ° C. to 89 parts of vinyl chloride in deionized water suspension medium. The cellulose content was 0.20% ≙ 0.16 kg.
Nach der Trocknung wurde ein Pulver mit folgenden Werten erhalten:
Ohne Reinigung wurden noch 12 Ansätze durchgeführt, bis die Anbakkungen zu stark wurden.Without cleaning, 12 approaches were carried out until the markings became too strong.
Es wurde verfahren wie in Beispiel 2, nur daß der Latex bei 20 °C zugefahren wurde.
Die Rieselfähigkeit und Weichmacheraufnahme war wie in Beispiel 2.The pourability and plasticizer uptake were as in Example 2.
Ohne Reinigung konnten noch vier Ansätze durchgeführt werden.Four steps could be carried out without cleaning.
Es wurde verfahren wie in Beispiel 1, jedoch wurden 35 Teile (Feststoff) des Polybutylacrylatlatex bei 32 °C zu 89 Teilen Vinylchlorid in VE-Wasser/Suspensionsmittel zugefahren. Der Celluloseanteil lag bei 0,40 %.The procedure was as in Example 1, but 35 parts (solid) of the polybutyl acrylate latex were added at 32 ° C. to 89 parts of vinyl chloride in deionized water / suspending agent. The cellulose content was 0.40%.
Nach der Trocknung wurde ein Pulver mit folgenden Werten erhalten:
Ohne Zwischenreinigung wurden noch vier Ansätze gefahren.Four approaches were run without intermediate cleaning.
Es wurde verfahren wie in Beispiel 3, nur daß der Latex vor dem Vinylchlorid zugefahren wurde.The procedure was as in Example 3, except that the latex was added before the vinyl chloride.
Nach der Trocknung wurde ein Pulver mit folgenden Werten erhalten:
Es mußte nach jedem Polymerisationsansatz eine Reinigung vorgenommen werden.Cleaning had to be carried out after each polymerization batch.
Die Pulver der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden unter Zusatz handelsüblicher Rezepturbestandteile auf einem Extruder verarbeitet. Die Polyacrylestergehalte wurden notwendig - durch Zusatz eines handelsüblichen Suspensions-PVC's (K-Wert 68) auf 6,7 %, bezogen auf PVC plus Polyacrylat = 100, eingestellt.The powders of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were processed in an extruder with the addition of commercially available formulation components. The polyacrylic ester contents were necessarily adjusted to 6.7%, based on PVC plus polyacrylate = 100, by adding a commercially available suspension PVC (K value 68).
Es wurden Profile hergestellt, deren Oberflächen visuell beurteilt wurden und aus denen Probekörper für die Kerbschlagprüfung gefertigt wurden.
Claims (1)
- A process for preparing thermoplastic compositions based on vinyl chloride homopolymers or copolymers and based on polyacrylic esters which are prepared in aqueous emulsion by polymerization of acrylic esters in the presence of compounds which have a crosslinking action, are copolymerizable with the acrylic esters and have at least two non-conjugated double bonds, having a glass transition temperature below -20°C, characterized in that the vinyl chloride or vinyl chloride containing up to 20 per cent by weight of copolymerizable monomers is heated with an initiator, a suspension medium system and, if desired, additives in aqueous suspension to a temperature ≧ 30°C but below the polymerization temperature and then after addition of the polyacrylic ester latex polymerization is carried out at temperatures of from 40 to 90°C to the desired degree of conversion.
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